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1、稠油井电泵开采技术 摘要:稠油是塔河油田油藏的最大特性,目前塔河油田的机械采油工艺以有杆泵采油工艺和电动潜油离心泵采油工艺为主,其中电泵采油工艺以其深抽、大排量、管理方便等特点成为越来越为重要的机采工艺和发展方向。 该文从粘度对离心泵特性影响的研究开始,系统地提出了提出了稠油井电泵开采技术:一是提出了对电泵本身进行技术改造措施,二是研究并提出了相关配套工艺,三是对电泵深抽(3500m-4200m)提出了相应技术改进的研究。对于丰富和提高塔河油田的稠油开采工艺都有很重要的必要性。 关键词:塔河油田;稠油;电泵;本身结构;配套工艺;深抽
2、 第1章稠油对潜油电泵影响 1.稠油对潜油电泵影响 粘度的影响主要表现为:离心泵的性能下降;潜油电机启动困难;管线粘滞阻力急剧增加。潜油电泵在开机时,启动电流是额定电流值的3-7倍。由于开机时井液较正常生产过程中时的井温要低,稠油井原油粘度相对更大,机组所需要的启动转矩相对更大。在全压起动时,由于加速度的加大,很容易造成电机轴发生扭断现象。配备电机功率时,除按校正后的离心泵性能指标和油管摩阻匹配电机外,在全压起动时,要额外增加一定的电机功率余量,避免启动不起来或者轴发生扭断现象。因此受稠油粘度的影响,较常规油井,稠油井选择潜油
3、电泵机组的主要区别在于:(1)离心泵的性能指标,包括输送稠油时的流量、需要配备的离心泵级数。(2)潜油电机功率。 2.稠油垂直管流摩擦阻力计算 根据流体力学知,石油以及与水形成的乳化液属于非牛顿流体,流动性表现为极差,如油脂、油漆、牙膏、泥浆等。剪应力和剪切变形速率之间不满足线性关系。所引起的粘滞阻力损失远远大于牛顿型流体。另外,从油层开始,贯穿于原油的采集过程之中。在离心泵的强烈搅拌作用下,形成W/O型乳状夜,粘度要比纯油的粘度高的多,并且随温度变化十分敏感。管线阻力的计算变得就更为复杂和不准确。管内的粘滞阻力损失计算一般要依据不同
4、地区、不同油品等多种条件由室内试验获得其内在规律。 高粘度流体流动时摩擦阻力较大,研究稠油属于哪种类型的流体,其流动遵循哪种流动规律。由于粘度值受温度影响变化大,要研究油管内的垂向温度场。找出粘度在井筒自下而上的变化规律,最后计算垂直管流的摩擦阻力。常规油井计算得到的油井所需泵送压头,加上稠油井增加的摩擦阻力,得到稠油井所需泵送压头,从而配备稠油井需要的离心泵级数。 地层、管线与电泵组成一个系统,由于井液粘度的影响,其管路特性曲线变的更加陡翘,使得泵在设计产量情况下所需要的扬程较高。 3.离心泵特性曲线的粘度校正 当离心泵输送粘度
5、大于水的石油产品时,一般用输送水时的性能参数换算确定泵输送粘性流体时的性能。目前常采用前苏联国家石油机械研究设计院和美国水力学会的粘度换算图计算。根据两图各自采用的修正雷诺数,用修正雷诺数的常用对数作为自变量,把各换算系数看作雷诺数的函数,采用数理统计和回归方法做了公式化处理,将换算系数拟合成与各修正雷诺数的数学表达式。 根据稠油井液粘度值,将输清水时的特性曲线换算为输稠油时的特性曲线。由于经典曲线校正法及实际应用中系数法换算的局限性,需通过做试验,根据实际试验结果,作出校正曲线,尝试找出不同粘度下的对应换算关系。输送稠油时的油井产量,
6、根据具体粘度值,具体泵的特性曲线换算为清水时的排量。在各种规格的离心泵特性曲线上,找出一种排量为最佳工况时的离心泵,作为稠油井选定的泵的排量规格。至此,离心泵、泵型、泵级数选定。 根据离心泵校正后的功率—排量(N—Q)曲线,以及泵的级数,再根据机组配备电机功率时的常规经验,确定所需电机功率。或者,根据校正后的扬程—排量(H—Q)曲线、效率—排量(η—Q)曲线,得到校正后的扬程、排量、效率(Hυ、Qυ、ηυ),然后根据公式计算所需电机功率。 粘度对离心泵性能的影响主要表现在:H-Q曲线、η-Q特性曲线的下降以及N-Q特性曲线的上升。一般
7、,当介质粘度比20度清水大10-20倍时,泵的特性曲线变化很小,粘度可以忽略不计;当介质粘度比20度清水大30-50倍时,H-Q特性曲线基本不变,但泵轴功率将增大;当介质粘度比20度清水大50倍以上时,则同一流量下的离心心泵的扬程和轴功率将发生很大的变化。因此,一般将粘度大于100mPas时,将对泵的特性曲线进行换算。 表1-1为国标制定的潜油离心泵在不同粘度下的换算系数。可以看出,普通离心泵在年度达到1000mPas时,排量及扬程已经损失一半。表现在选井选泵上,泵的额定排量选择一般要远远大于生产设计的产量要求。 具体到离心泵的特性曲
8、线换算,我们主要是采用推荐的输送粘性液体离心泵特性曲线的换算方法。计算公式为: 第2章电泵本身进行技术改造措施 1、采用宽流道叶导轮,加宽流道,减小液体阻力 离心泵输送粘性液体时
